復旦大學研發新型水溶液可充鋰電池

2020-12-04 人民網

　　記者日前獲悉，復旦大學吳宇平教授領導的課題組突破傳統舊制，首次提出「電位穿越」理論，並製成了平均充電電壓為2.4伏、放電電壓為4.0伏的新型水溶液可充鋰電池（簡稱為「水鋰電」），這一成果大大突破了水溶液的理論分解電壓1.23伏。最新一期《自然》雜誌子刊《科學報導》刊發了這一最新研究成果，該成果已引發美國能源研究機構、企業關注。

　　據了解，傳統方法製造的鋰電池生產成本較高，且其中有機電解質溶液存在一定安全隱患。業界一般採用「極化」方案(即不斷嘗試使用新型的材料製作電極)來解決水鋰電的核心問題——防止鋰離子和水在低電位發生反應。但該方案只能使水鋰電所產生的電壓最多達2.0伏，且充放電效率低。

　　吳宇平教授則另闢蹊徑，用高分子材料和無機材料製成複合膜，包裹在金屬鋰外。這層複合膜幫助鋰離子的電位在正負極之間「時空穿越」——在它的作用下，質子和水分子無法在低電位下得到電子，就不會在鋰離子遷移過程中產生損耗。吳教授打趣說：「你可以把它看成一道『任意門』，鋰離子的電位經過膜，一下就到了負極，然後又直接從負極回到正極，就好像科幻片中，人跨過蟲洞可以直接在地球和外太空之間往返。」正因此，課題小組把這一新發現稱作「電位穿越」。

　　據介紹，該包裹複合膜的新型水鋰電可大幅降低電池成本，其能量密度比目前普遍採用的有機電解質的動力鋰離子電池高出80％，從而使電池充電時間更短，儲存電量更多，耐用時間更久。以電動汽車為例，復旦新型水鋰電僅需10秒即可完成充電，且能跑上400公裡，而其成本僅有傳統車用鋰電池的一半。目前，該項技術離產業化僅「一步之遙」。

　　據悉，復旦大學自2005年起就一直在開展水鋰電這一國際前沿領域的探索，至2007年，在科技部重大基礎研究計劃和自然科學基金委的資助下，其研究成果和科研水平開始居於世界先進地位。(金婉霞 記者 王春)

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